[发明专利]一种滚动轴承故障诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种滚动轴承故障诊断方法及系统。该方法包括：对待检测滚动轴承进行信号采集；对采集到的信号进行频谱分析，确定包含故障特征的故障频率段信号以及故障中心频率；对故障频率段信号进行带通滤波或者经验模态分解，获取故障频率段时域信号；对故障频率段时域信号取包络，确定包络时间；根据故障中心频率以及包络时间，确定积分时长；基于积分时长，对故障频率段时域信号进行积分，得到积分曲线；对积分曲线进行功率谱分析，确定待检测滚动轴承的故障点。脉冲信号的定长积分反映了信号各模态总能量随时间的变化过程，积分曲线与系统结构阻尼相关，因此更加稳定，从而能够更加快速、准确的对滚动轴承故障进行诊断。

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，特别是涉及一种滚动轴承故障诊断方法及系统。

背景技术

滚动轴承广泛应用于旋转机械之中，用以支持轴类零件的工作。由于滚动轴承为点接触，接触应力大，制造、保养和使用不当，极其容易发生磨损。损坏的主要部位包括轴承内圈、外圈、滚动体和保持架。对于滚动轴承采用振动传感器进行监测是主要方法。滚动轴承运转过程中的冲击振动表现为脉冲衰减信号，并激励轴承零件高频振动，该振动表现为振动信号的载波，其幅值在旋转过程中受到与转速相关的调制，从而使轴承最终的振动波形表现为幅值调制波。现有的滚动轴承故障诊断方法包括信号提取分解和解调分析两个步骤。解调分析是滚动轴承故障诊断的关键问题，通过对解调信号的频谱分析，可以找到轴承的故障特征频率，目前采用的解调方法包括基于Hilbert变换解调、广义检波解调和能量算子解调。上述解调方法均是对信号包络的提取分析，但轴承冲击信号为指数衰减信号，其包络谱会分散到谐波频率上，需要通过谐波分析来进行故障诊断，当信噪比较低时，故障信号的频率容易被淹没，影响故障诊断的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚动轴承故障诊断方法及系统，用以快速、准确的对滚动轴承故障进行诊断。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种滚动轴承故障诊断方法，包括：

对待检测滚动轴承进行信号采集；

对采集到的信号进行频谱分析，确定包含故障特征的故障频率段信号以及故障中心频率；

对所述故障频率段信号进行带通滤波或者经验模态分解，获取故障频率段时域信号；

对所述故障频率段时域信号取包络，确定包络时间；

根据所述故障中心频率以及所述包络时间，确定积分时长；

基于所述积分时长，对所述故障频率段时域信号进行积分，得到积分曲线；

对所述积分曲线进行功率谱分析，确定所述待检测滚动轴承的故障点。

可选的，通过速度传感器采集所述待检测滚动轴承的振动信号或使用传声器采集待检测滚动轴承的噪声信号。

可选的，所述包络时间为从包络峰值下降到包络峰值的50％时所需的时间。

可选的，所述基于所述积分时长，对所述故障频率段时域信号进行积分，得到积分曲线，计算公式如下：

其中，S(t)为t时刻的积分曲线，Δt为积分时长，r(x)为故障频率段时域信号，x为时间，t≤x≤t+Δt。

可选的，所述对所述积分曲线进行功率谱分析，确定所述待检测滚动轴承的故障点，具体包括：

对所述积分曲线进行功率谱分析，确定峰值频率；

将所述峰值频率与故障特征频率进行比较，确定故障点。

本发明还提供了一种滚动轴承故障诊断系统，包括：

信号采集模块，用于对待检测滚动轴承进行信号采集；